高純度鑭的制造方法、高純度鑭、包含高純度鑭的濺射靶及以高純度鑭為主要成分的金屬 ...的制作方法
【專利摘要】一種高純度鑭，其特征在于，除稀土元素和氣體成分以外的純度為5N以上，α射線計數為0.001cph/cm2以下。一種高純度鑭的制造方法，其特征在于，將除氣體成分以外的純度為4N以下的粗鑭金屬的原料在450～700℃的浴溫下進行熔鹽電解而得到鑭結晶，接著，將該鑭結晶進行脫鹽處理后進行電子束熔煉而將揮發(fā)性物質除去，使除稀土元素和氣體成分以外的純度為5N以上且使α射線計數為0.001cph/cm2以下。本發(fā)明的課題在于提供能夠有效且穩(wěn)定地提供低α射線的高純度鑭、包含高純度材料鑭的濺射靶及以高純度材料鑭為主要成分的金屬柵極用薄膜的技術。
【專利說明】高純度鑭的制造方法、高純度鑭、包含高純度鑭的濺射靶及以高純度鑭為主要成分的金屬柵極膜
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及高純度鑭的制造方法、高純度鑭以及包含高純度鑭的濺射靶及以高純度鑭為主要成分的金屬柵極膜。
【背景技術】
[0002]鑭(La)包含在稀土元素中，作為礦物資源以混合復合氧化物的形式包含在地殼中。稀土元素是從存量比較稀少的礦物中分離得到的，因此被賦予了這樣的名稱，但從整個地殼來看絕不稀少。
[0003]鑭的原子序號為57,是原子量為138.9的白色金屬,在常溫下具有雙六方最密堆積結構(複六方最密構造)。熔點為921°C，沸點為3500°C，密度為6.15g/cm3，在空氣中表面被氧化，會慢慢溶于水中?？扇苡跓崴?、酸。不具有延性，但稍具有展性。電阻率為
5.70X 10_6 Q cm。在445°C以上燃燒而形成氧化物(La2O3)(參考理化學辭典)。
[0004]一般而言，稀土元素的氧化數為3的化合物是穩(wěn)定的，鑭也是3價。近來正在推進以鑭作為金屬柵極材料、高介電常數材料(High-k)等電子材料的研究開發(fā)，是受到關注的金屬。
[0005]鑭金屬存在純化時容易氧化的問題，因此是難以實現高純度化的材料，其不存在高純度制品。另外，將鑭金屬放置在空氣中的情況下，會在短時間內氧化而變色為黑色，因此，存在不容易操作的問題。
[0006]近來，作為下一代MO SFET中的柵極絕緣膜要求薄膜化，但對于迄今為止作為柵極絕緣膜使用的SiO2而言，由溝道效應導致的漏電流增加，難以正常工作。
[0007]因此，作為替代其的材料，提出了高介電常數、高熱穩(wěn)定性、對硅中的空穴和電子具有高能量勢壘的Hf02、ZrO2, A1203、La203。這些材料中，特別是La2O3的評價高，考察了其電特性，并進行了作為下一代MOSFET中的柵極絕緣膜的研究報告(參考非專利文獻I)。但是，該非專利文獻的情況下，成為研究對象的是La2O3膜，關于La元素的特性和行為沒有特別觸及。
[0008]另外，作為對稀土金屬進行純化的方法，在約20年前提出了利用鈣或氫化鈣將稀土金屬的鹵化物還原的技術。其中，作為稀土的例示也有鑭的記載，但該技術是使用熔渣分離夾具作為分離熔渣的手段的程度的技術，關于鑭金屬元素所具有的問題和純化手段幾乎沒有公開。
[0009]可見，關于鑭(氧化鑭)可以說還處于研究的階段，在考察這樣的鑭(氧化鑭)的特性的情況下，如果鑭金屬自身以濺射靶材的形式存在，則具有如下優(yōu)點:能夠在基板上形成鑭的薄膜，并且容易研究與硅基板的界面的行為、進而形成鑭化合物而研究高介電常數柵極絕緣膜等的特性，另外作為制品的自由度增大。
[0010]但是，如上所述，即使制作鑭濺射靶，在空氣中也會在短時間內(約10分鐘)被氧化。靶上形成氧化膜時，會發(fā)生導電率的降低，從而導致濺射不良。另外，長時間放置于空氣中時，會與空氣中的水分反應而成為被氫氧化物的白色粉末覆蓋的狀態(tài)，甚至會產生無法進行正常的濺射的問題。
[0011]因此，在靶制作后，需要立即進行真空包裝或者用油脂覆蓋而采取防氧化對策，但這是明顯繁雜的操作。由于這樣的問題，現狀是鑭元素的靶材尚未達到實用化的程度。
[0012]另外，使用鑭的靶通過濺射進行成膜的情況下，靶表面上的突起物(結瘤)的產生成為問題。該突起物會誘發(fā)異常放電，由突起物(結瘤)的破裂等導致粉粒的產生。
[0013]粉粒產生成為使金屬柵極膜、半導體元件和器件的不良率加劇的原因。由于鑭中所含的碳(石墨)為固體物質，因此特別成為問題，該碳(石墨)具有導電性，因此難以檢測，要求使其減少。
[0014]此外，如上所述，鑭是難以實現高純度化的材料，除了上述碳(石墨)以外，為了發(fā)揮鑭的特性，優(yōu)選也減少Al、Fe、Cu的含量。另外，堿金屬和堿土金屬、過渡金屬元素、高熔點金屬元素、放射性元素也會給半導體的特性帶來影響，因此期望減少。基于上述情況，期望鑭的純度為5N以上。
[0015]但是，鑭以外的鑭族元素存在極難除去的問題。所幸的是，對于鑭以外的鑭族元素而言，由于其性質類似，因此稍微混入一些不會成為問題。另外，稍微混入一些氣體成分也不會成為大問題。而且，氣體成分一般難以除去，因此，純度表示時一般將該氣體成分除外。
[0016]以往，尚未充分了解鑭的特性、高純度鑭的制造、鑭靶中的雜質的行為等問題。因此，期望盡早解決如上所述的問題。另外，近來的半導體裝置實現了高密度化和高容量化，因此，由于來自半導體芯片附近的材料的a射線的影響而發(fā)生軟錯誤的危險開始增加。基于上述情況，需求a射線少的材料。
[0017]關于以減少a射線為目的的技術有若干公開。材料各不相同，以下進行介紹。
[0018]下述專利文獻I中記載了下述低a射線錫的制造方法:將錫與a射線量為10cph/cm2以下的鉛合金化，然后，進行將錫中含有的鉛除去的精煉。
[0019]該技術的目的在于通過添加高純度Pb將錫中的21°Pb稀釋而減少a射線量。但是，這種情況下，添加到錫中后，需要進行必須再將Pb除去的繁雜工序，并且對錫進行精煉的3年后，a射線量顯示出大大降低后的數值，但也可以理解為如果不經過3年則不能使用該a射線量降低的錫，因此，不能稱為產業(yè)上效率良好的方法。
[0020]下述專利文獻2中有如下記載:向Sn-Pb合金焊料中添加10~5000ppm的選自Na、Sr、K、Cr、Nb、Mn、V、Ta、S1、Zr、Ba中的材料時，放射線a粒子的計數降低至0.5cph/cm2以下。
[0021]但是，即使通過添加這樣的材料,也只能使放射線a粒子的計數減少0.015cph/cm2的水平，尚未達到作為目前的半導體裝置用材料可以期待的水平。
[0022]進一步成為問題的是，作為添加的材料，使用堿金屬元素、過渡金屬元素、重金屬元素等不期望混入半導體中的元素。因此，作為半導體裝置組裝用材料，只能說是水平低的材料。
[0023]下述專利文獻3中有如下記載:使由極細的釬焊線釋放的放射線a粒子的計數為0.5cph/cm2以下，并將其作為半導體裝置等的連接布線使用。但是，對于該程度的放射線a粒子的計數水平而言，尚未達到作為目前的半導體裝置用材料可以期待的水平。
[0024]下述專利文獻4中有如下記載:使用特級硫酸、特級鹽酸等純化度高的硫酸和鹽酸作為電解液，且使用高純度錫作為陽極進行電解，由此得到鉛濃度低、鉛的a射線計數為0.005cph/cm2以下的高純度錫。如果不考慮成本而使用高純度的原材料(試劑)，當然能得到高純度的材料，但即使這樣，專利文獻4的實施例所示的析出錫的最低a射線計數也為0.002cph/cm2，雖然成本高，但并未達到可以期待的水平。[0025]下述專利文獻5中記載了如下方法:向添加有粗金屬錫的加熱水溶液中添加硝酸而使偏錫酸沉降，過濾后對其進行清洗，將清洗后的偏錫酸用鹽酸或氫氟酸溶解，以該溶解液作為電解液通過電解沉積得到5N以上的金屬錫。該技術中含糊地記載了能夠適合用作半導體裝置用途，但關于放射性元素U、Th和放射線a粒子的計數的限制沒有特別提及，可以說對這些問題的關注處于低水平。
[0026]下述專利文獻6中示出了減少構成釬焊合金的Sn中含有的Pb的量并使用Bi或Sb.Ag.Zn作為合金材料的技術。但是，這種情況下，即使盡可能地減少了 Pb，也并沒有特別地揭示出從根本上解決由必然混入的Pb引起的放射線a粒子的計數的問題的方法。
[0027]下述專利文獻7中公開了使用特級硫酸試劑進行電解制造而得到的、品位為99.99%以上且放射線a粒子的計數為0.03cph/cm2以下的錫。這種情況下，如果不考慮成本而使用高純度的原材料(試劑)，當然也能得到高純度的材料，但即使這樣，專利文獻7的實施例所示的析出錫的最低a射線計數也為0.003cph/cm2，雖然成本高，但并未達到可以期待的水平。
[0028]下述專利文獻8中記載了具有4個9以上的品位、放射性同位素少于50ppm、放射線a粒子的計數為0.5cph/cm2以下的半導體裝置用釬料用鉛。另外，下述專利文獻9中記載了品位為99.95%以上、放射性同位素少于30ppm、放射線a粒子的計數為0.2cph/cm2以下的半導體裝置用釬料用錫。
[0029]這些材料均存在如下問題:放射線a粒子的計數的容許量寬松，未達到作為目前的半導體裝置用材料可以期待的水平。
[0030]對比文獻10中示出了純度為99.999%(5N)的Sn的例子，但其用于減震結構體用金屬塞材料，關于放射性元素U、Th和放射線a粒子的計數的限制沒有任何記載，不能將這種材料作為半導體裝置組裝用材料使用。
[0031]此外，對比文獻11中公開了利用石墨或活性炭的粉末從被大量锝(Tc)、鈾、釷污染的鎳中將锝除去的方法。其理由在于，要通過電解純化法將锝除去時，锝會隨鎳一起共析出到陽極上，因此無法分離。即，不能通過電解純化法將鎳中含有的放射性物質锝除去。
[0032]該技術是被锝污染的鎳固有的問題，并非能夠應用于其他物質的問題。另外，該技術不過是用于處理對人體有害的產業(yè)廢棄物的、作為高純度化技術的低水平的技術，未達到作為半導體裝置用材料的水平。
[0033]對比文獻12中公開了將稀土的鹵化物用鈣或氫化鈣還原并將所得到的稀土金屬與熔渣分離的稀土金屬的制造方法，該制造方法中，在將熔渣分離用夾具放入熔融的熔渣中的狀態(tài)下，使該熔渣凝固而使其與熔渣分離用夾具一體化，從而將熔渣與該分離用夾具一起除去，由此將稀土金屬與熔渣分離。熔渣的分離在1000~1300°C的高溫下進行，不進行電子束熔煉。
[0034]上述技術中，純化方法均存在差異，高純度化的水平低，因此，可以說難以使放射線a粒子減少。[0035]現有技術文獻
[0036]專利文獻
[0037]專利文獻1:日本專利第3528532號公報
[0038]專利文獻2:日本專利第3227851號公報
[0039]專利文獻3:日本專利第2913908號公報
[0040]專利文獻4:日本專利第2754030號公報
[0041]專利文獻5:日本特開平11-343590號公報
[0042]專利文獻6:日本特開平9-260427號公報
[0043]專利文獻7:日本特開平1-283398號公報
[0044]專利文獻8:日本特公昭62-47955號公報
[0045]專利文獻9:日本特公昭62-1478號公報
[0046]專利文獻10:日本特開2001-82538號公報
[0047]專利文獻11:日本特開平7-280998號公報
[0048]專利文獻12:日本特開昭63-11628號公報
[0049]非專利文獻
[0050]非專利文獻1:德光永輔等3人著、“High-k柵極絕緣膜用氧化物材料的研究”電氣學會電子材料研究會資料、第6-13卷、第37-41頁、2001年9月21日發(fā)行

【發(fā)明內容】

[0051]發(fā)明所要解決的問題
[0052]本發(fā)明的課題在于提供高純度鑭的制造方法、高純度鑭、使用該高純度鑭制作的濺射靶及使用該濺射靶進行成膜而得到的金屬柵極膜以及通過該金屬柵極膜的a射線計數為0.0Olcph/cm2以下而盡可能地排除a射線對半導體芯片的影響從而能夠穩(wěn)定地提供半導體元件和器件的技術。
[0053]用于解決問題的手段
[0054]本申請發(fā)明提供I) 一種高純度鑭，其特征在于，除稀土元素和氣體成分以外的純度為5N以上，a射線計數為0.001cph/cm2以下。
[0055]另外，本發(fā)明提供2)如上述I)所述的高純度鑭，其特征在于，Pb的含量為0.1重量ppm以下，Bi的含量為0.01重量ppm以下，Th的含量為0.001重量ppm以下，U的含量為0.001重量ppm以下。
[0056]此外，本申請發(fā)明提供3)如上述I)或2)所述的高純度鑭，其特征在于，Al、Fe、Cu分別為I重量ppm以下。4)如上述I)~3)中任一項所述的高純度鑭，其特征在于，W、Mo,Ta的總量為10重量ppm以下。這些元素成為使半導體特性降低的雜質，因此是期望盡可能使其減少的元素。
[0057]另外，本申請發(fā)明提供5) —種濺射靶，其包含上述I)~4)所述的高純度鑭；6)一種金屬柵極膜，其使用上述5)的濺射靶進行成膜而得到；7) —種半導體元件和器件，其具備上述6)所述的金屬柵極膜；8) —種高純度鑭的制造方法，其特征在于，將除氣體成分以外的純度為4N以下的粗鑭金屬的原料在450~700°C的浴溫下進行熔鹽電解而得到鑭結晶，接著，將該鑭結晶進行脫鹽處理后進行電子束熔煉而將揮發(fā)性物質除去，使除稀土元素和氣體成分以外的純度為5N以上且使a射線計數為0.001cph/cm2以下；9)如上述8)所述的高純度鑭的制造方法，其特征在于，作為熔鹽電解浴，使用包含氯化鉀(KCl)、氯化鋰(LiCl)、氯化鑭(LaCl3)的電解??；10)如上述8)或9)所述的高純度鑭的制造方法，其特征在于，使用Ta制的陽極進行熔鹽電解；11)如8)~10)中任一項所述的高純度鑭的制造方法，其特征在于，使用加熱爐在850°C以下的溫度下進行真空加熱，利用蒸氣壓差將金屬物質與鹽分離，由此進行脫鹽處理。
[0058]以上的高純度鑭為新物質，本申請發(fā)明包括該高純度鑭。在作為MOSFET中的柵極絕緣膜使用的情況下，形成的主要是LaOx膜，在形成這種膜的情況下，為了增加形成任意膜這樣的膜形成的自由度，需要純度高的鑭金屬。本申請發(fā)明能夠提供符合該要求的材料。
[0059]鑭中含有的稀土元素除鑭(La)以外有Sc、Y、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、設)31'、1'111、￥13、1^，其特性相似，因此難以從1^中分離純化。特別是Ce與La近似，因此，不容易使Ce減少。
[0060]但是，由于這些稀土元素的性質近似，因此，如果以稀土元素總量計少于100重量ppm,則在作為電子部件材料使用時，不會特別成為問題。因此，本申請發(fā)明的鑭容許含有該水平的稀土元素。
[0061]一般而言，作為氣體成分，存在C、N、0、S、H。這些氣體成分有時以單一元素的形式存在，也有時以化合物(CO、C02、SO2等)或與構成元素的化合物的形態(tài)存在。這些氣體成分元素的原子量和原子半徑小，因此，只要不大量含有，即使作為雜質存在，也很少給材料的特性帶來大的影響。因此，在表示純度的情況下，通常采用除氣體成分以外的純度。從這種意義上考慮，對于本申請發(fā)明的鑭的純度而言，除氣體成分以外的純度為5N以上。
[0062]上述高純度鑭可以通過如下工序來實現:將除氣體成分以外的純度為3N以下的粗鑭金屬的原料在450~700°C的浴溫下進`行熔鹽電解而得到鑭結晶，接著，將該鑭結晶進行脫鹽處理后進行電子束熔煉而將揮發(fā)性物質除去。
[0063]作為熔鹽電解浴，通常使用選自氯化鉀(KCl)、氯化鋰(LiCl)、氯化鈉(NaCl)、氯化鎂(MgCl2)、氯化鈣(CaCl2)、氯化鑭(LaCl3)中的一種以上的電解浴。另外，進行熔鹽電解時，可以使用Ta制的陽極。
[0064]此外，脫鹽處理時，進行下述脫鹽處理是有效的:使用加熱爐在850°C以下的溫度下進行真空加熱，利用蒸氣壓差將金屬物質與鹽分離。
[0065]本申請發(fā)明能夠提供使用上述的高純度鑭制造的濺射靶、使用該濺射靶進行成膜而得到的金屬柵極膜及具備上述金屬柵極膜的半導體元件和器件。
[0066]即，通過使用上述的靶進行濺射，能夠得到相同成分的金屬柵極膜。這些濺射靶、金屬柵極膜以及使用它們得到的半導體元件和器件均為新物質，本申請發(fā)明包括其在內。
[0067]在作為MOSFET中的柵極絕緣膜使用的情況下，如上所述，形成的主要是LaOx膜。在形成這種膜的情況下，為了增加形成任意膜這樣的膜形成的自由度，需要純度高的鑭金屬。
[0068]本申請發(fā)明能夠提供符合該要求的材料。因此,本申請發(fā)明的高純度鑭包括制作靶時與其他物質的任意組合。
[0069]發(fā)明效果
[0070]本發(fā)明具有如下優(yōu)良效果:能夠穩(wěn)定地提供高純度鑭、使用該高純度鑭制作的濺射靶及使用該濺射靶進行成膜而得到的金屬柵極膜，并且通過使該金屬柵極膜的a射線計數為0.0Olcph/cm2以下而盡可能地排除a射線對半導體芯片的影響從而穩(wěn)定地提供半導體元件和器件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0071]圖1是表示熔鹽電解的裝置的一例的圖。
[0072]圖2是表示電解時因電流密度而變化的晶型的圖(照片)。
[0073]圖3是說明本發(fā)明的高純度鑭的制造工序的概要的圖。
[0074]圖4是表示市售La和本申請發(fā)明的實施例1中測定的低a La的、時間推移與a射線計數的關系的圖。
【具體實施方式】
[0075]本發(fā)明可以使用以除氣體成分以外的純度計、純度為4N以下的粗鑭金屬的原料作為高純度化用的鑭原料。這些原料含有L1、Na、K、Ca、Mg、Al、S1、T1、Fe、Cr、N1、Mn、Mo、Ce、Pr、Nd、Sm、Ta、W、氣體成分(N、0、C、H)等作為主要的雜質。
[0076]另外，如后述的表1和表5所不,作為原料的市售La(2N~3N)中含有0.54重量ppm的Pb、少于0.01重量ppm的B1、0.05重量ppm的Th、0.04重量ppm的U，a射線量達到 0.00221cph/cm2h。
[0077]鑭中含有的鋁(Al)和銅(Cu)在半導體中多用于基板、源極、漏極等的合金材料，即使少量含有在柵極材料中也會成為誤操作的原因。另外，鑭中含有的鐵(Fe)容易氧化，因此，在作為靶使用的情況下會成為濺射不良的原因，而且，即使在靶中未氧化，如果在濺射后氧化，也會因體積膨脹而容易 引起絕緣不良等問題，從而成為工作不良的原因，基于上述理由，會特別成為問題，因此，需要使其減少。
[0078]原料中含有大量Fe、Al。另外，關于Cu，多數情況下是從由氯化物或氟化物進行還原而制造粗金屬時使用的水冷構件受到的污染。而且，原料鑭中，這些雜質元素多以氧化物的形態(tài)存在。
[0079]另外，鑭原料大多使用將氟化鑭或氧化鑭進行鈣還原而得到的鑭原料，但作為該還原材料的鈣中混入有Fe、Al、Cu作為雜質，因此，大多看作由鈣還原材料混入雜質。
[0080](熔鹽電解)
[0081]本申請發(fā)明中，為了提高上述鑭的純度以達到5N以上的純度而進行熔鹽電解。將熔鹽電解的裝置的一例示于圖1中。如該圖1所示，在裝置的下部配置Ta制的陽極。陽極使用Ta。
[0082]另外，為了防止污染，與電解浴/電沉積物接觸的部分均為Ta制，在其他金屬的熔鹽電解中使用的T1、Ni等容易與La形成合金，因此不適合。
[0083]將用于分離La原料與電沉積物的籃配置在中央下部。上半部分為冷卻塔。該冷卻塔與電解槽形成由閘閥(GV)分隔的結構。
[0084]作為浴的組成，可以任意選擇氯化鉀(KCl)、氯化鋰(LiCl)、氯化鈉(NaCl)、氯化鎂(MgCl2)、氯化鈣(CaCl2)中的一種以上來使用。另外，電解浴也可以使用氯化鑭(LaCl2)。這種情況下的氯化鑭多是為了確保浴中的鑭離子濃度而添加的，即多是在僅有原料的粗金屬鑭時不充分的情況下添加。因此，并不是將其(氯化鑭)作為原料，通常使用粗金屬鑭作為原料。
[0085]電解浴的溫度優(yōu)選調節(jié)至450~700°C之間。浴的溫度不會給電解帶來大的影響，但達到高溫時，構成浴的鹽的揮發(fā)變得劇烈，會污染閘閥、冷卻塔而使清掃變得麻煩，因此，需要避免高溫。
[0086]另一方面，溫度越低越容易操作，但溫度過低時，浴的流動性變差，浴中組成形成分布，存在得不到潔凈的電沉積物的傾向，因此，可以說上述的范圍為優(yōu)選的范圍。
[0087]氣氛為惰性氣氛。陽極的材質優(yōu)選不產生污染的材料，從這種意義上而言，優(yōu)選使用Ta。作為陽極的材料，使用Ta。另外，稀土的熔鹽電解中一般使用石墨，但這會成為碳污染的原因，因此，本申請發(fā)明中必須避免。
[0088](電解條件)
[0089]電流密度可以在0.025~0.5A/cm2的范圍內任意設定。關于電壓，在約0.5V下進行，但這些條件還依賴于裝置的規(guī)模，因此，也可以設定為其他條件。得到如圖2所示的電沉積物。時間通常為約4小時~約24小時。使用上述的熔鹽電解裝置的情況下，得到重量為約150g~約500g的電沉積物。
[0090](加熱爐)
[0091]使用加熱爐進行真空加熱，利用蒸氣壓差將金屬物質與鹽分離。脫鹽的溫度通常設定為850°C以下。保持時間設定為約I小時~約10小時，但可以根據原料的量適當調節(jié)。通過脫鹽使電沉積La的重量減少約5%~約35%。脫鹽處理后的La中的氯(Cl)含量為 50 ~3000ppm。
[0092](電子束熔煉)
[0093]對上述中得到的鑭成形體進行電子束熔煉時，通過向爐中的鑭熔煉原料以廣范圍照射低功率的電子束來進行。通常，以9kW~32kW進行。該電子束熔煉可以重復數次(2~4次)。增加電子束熔煉的次數時，會進一步促進Cl等揮發(fā)成分的除去。
[0094]W、Mo、Ta會引起漏電流的增加而成為耐壓降低的原因。因此，在作為電子部件材料使用的情況下，將它們的總量設定為10重量ppm以下。
[0095]上述中，從高純度鑭中排除稀土元素的原因在于，制造高純度鑭時，其他稀土本身的化學特性與鑭的化學特性相似，因此，從技術上而言非常難以除去，而且由于該特性的近似性，即使作為雜質混入也不會使特性產生大的異常變化。
[0096]基于上述情況，默許可以在某種程度上混入其他稀土，但在要提高鑭自身的特性的情況下，當然期望其他稀土含量少。
[0097]另外，使除氣體成分以外的純度為5N以上的原因在于，氣體成分難以除去，將氣體成分計數在內時，不能作為純度提高的標準。另外還因為，一般而言，與其他雜質元素相t匕，稍微存在一些氣體成分在多數情況下是無害的。
[0098]形成柵極絕緣膜或金屬柵極用薄膜等電子材料的薄膜時，大多通過濺射來進行，作為薄膜形成手段是優(yōu)良的方法。因此，使用上述的鑭錠制造高純度鑭濺射靶是有效的。
[0099]靶的制造可以通過鍛造、壓延、切削、精加工(研磨)等通常的加工來制造。其制造工序沒有特別限制，可以任意選擇。
[0100]通過上述操作，能夠得到除氣體成分以外的純度為5N以上、a射線計數為0.001cph/cm2以下的高純度鑭,進而能夠得到Al、Fe、Cu分別為I重量ppm以下、而且W、Mo、Ta(坩堝材料)的合計量為10重量ppm以下的高純度鑭。
[0101]靶的制作時，將上述高純度鑭錠切割成預定尺寸，并對其進行切削和研磨來制作靶。
[0102]進而，使用該高純度鑭靶進行濺射，由此能夠在基板上形成高純度鑭膜。由此，能夠在基板上形成以除稀土元素和氣體成分以外的純度為5N以上、Al、Fe、Cu分別為I重量ppm以下的高純度鑭為主要成分的金屬柵極膜?；迳系哪し从吵霭械慕M成，能夠形成高純度的鑭膜。
[0103]作為金屬柵極膜使用時，可以使用上述高純度鑭原本的組成，也可以與其他柵極材料混合或者以合金或化合物的形式形成。這種情況下，可以通過與其他柵極材料的靶同時濺射或使用嵌鑲靶進行濺射來實現。本申請發(fā)明包括這些在內。雜質的含量因原材料中含有的雜質量而變動，但通過采用上述的方法，可以將各雜質調節(jié)至上述數值的范圍。
[0104]本申請發(fā)明能夠提供能有效且穩(wěn)定地提供由上述得到的高純度鑭、包含高純度材料鑭的濺射靶及以高純度材料鑭為主要成分且a射線計數為0.0Olcph/cm2以下的金屬柵極用薄膜的技術。
[0105]實施例
[0106]接下來，對實施例進行說明。另外，該實施例用于使本發(fā)明容易理解，并不用于限制本發(fā)明。即，本發(fā)明中包含本發(fā)明的技術構思范圍內的其他實施例和變形。
[0107](實施例1)
[0108]作為要處理的鑭的原料，使用2N~3N的市售品。將該鑭原料的分析值示于表1中。由于鑭本身是近來受到關注的材料，因此實際情況是，原材料的市售品的純度也是各種各樣，品位并不恒定。市售品為其中之一。如表1所不，含有0.54重量ppm的Pb、少于0.01重量ppm的B1、0.05重量ppm的Th、0.04重量ppm的U。
[0109][表 I]
【權利要求】
1.一種高純度鑭，其特征在于，除稀土元素和氣體成分以外的純度為5N以上，a射線計數為0.001cph/cm2以下。
2.如權利要求1所述的高純度鑭，其特征在于，Pb的含量為0.1重量ppm以下，Bi的含量為0.01重量ppm以下，Th的含量為0.001重量ppm以下，U的含量為0.001重量ppm以下。
3.如權利要求1或2所述的高純度鑭，其特征在于，Al、Fe、Cu分別為I重量ppm以下。
4.如權利要求1~3中任一項所述的高純度鑭，其特征在于，W、Mo、Ta的總量為10重量ppm以下。
5.一種濺射靶,其包含權利要求1~4所述的高純度鑭。
6.一種金屬柵極膜，其使用權利要求5的濺射靶進行成膜而得到。
7.一種半導體元件和器件，其具備權利要求6所述的金屬柵極膜。
8.一種高純度鑭的制造方法，其特征在于，將除氣體成分以外的純度為4N以下的粗鑭金屬的原料在450~700°C的浴溫下進行熔鹽電解而得到鑭結晶，接著，將該鑭結晶進行脫鹽處理后進行電子束熔煉而將揮發(fā)性物質除去，使除稀土元素和氣體成分以外的純度為5N以上且使a射線計數為0.0Olcph/cm2以下。
9.如權利要求8所述的高純度鑭的制造方法，其特征在于，作為熔鹽電解浴，使用包含氯化鉀(KCl)、氯化鋰(LiCl)、氯化鈉(NaCl)、氯化鎂(MgCl2)、氯化鈣(CaCl2)、氯化鑭(LaCl3)的電解浴。
10.如權利要求8或9所述 的高純度鑭的制造方法，其特征在于，使用Ta制的陽極進行熔鹽電解。
11.如權利要求8~10中任一項所述的高純度鑭的制造方法，其特征在于，使用加熱爐在850°C以下的溫度下進行真空加熱，利用蒸氣壓差將金屬物質與鹽分離，由此進行脫鹽處理。
【文檔編號】C22B9/22GK103502511SQ201280021193
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年9月4日 優(yōu)先權日:2011年9月28日
【發(fā)明者】高畑雅博, 佐藤和幸, 鄉(xiāng)原毅, 成田里安 申請人:吉坤日礦日石金屬株式會社